波纹管补偿器在管网中静压轴向推力的计算

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第4期华北水利水电学院学报Vo1．26No．42005年12月JournalofNoahChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPow—er—文章编号：1002—5634(2005)04—0016—03波纹管补偿器在管网中静压轴向推力的计算赵宝林，马凤琴2，陈述曾(1．郑州牧业工程高等专科学校，河南郑州450045；2．河南省国防工业设计研究院，河南郑州450003；3．河南省冶金规划设计研究院，河南郑州450002)摘要：

2、波纹管补偿器在大口径管网中，盲板力在管网固定支架的受力计算中是一个很重要的参数．通过采用物体受力平衡切面法和积分法，分别对u型平波纹管和n型波纹管补偿器的盲板力的计算进行定量分析计算，论证了波纹管补偿器盲板力的计算方法应当是波补的最大直径或最大直径轴向投影面积与介质压强的乘积，而不是波补的平均直径或最大直径轴向投影面积与介质压强的乘积，从而使盲板力的计算结果更加准确．关键词：静压轴向推力；波纹管补偿器；盲板力计算中图分类号：TB121文献标识码：A普通的波纹管补偿器(简称波补)在管网中工作算的盲板力(N)；D为波补的最大直径(mm)，

3、D。=时，由于介质压强的作用，将产生静压轴向推力(简2r；A为波补的最大直径轴向投影面积(mm2)；P为称盲板力)．在大口径管网中介质压力超过0．5MPa介质压强(MPa)．时，盲板力很大，波补又比其他任何一种补偿器所产式(1)与(2)的不同在于采用了不同的直径D生的盲板力都大，这对管网固定支架的受力计算非与D以及不同的投影面积A与A1，D与D1．如图1常重要，因此，着重讨论有关波补盲板力计算的正确所示．方法．目前，国内所有波补的生产厂家计算盲板力的l参数都是有效面积或平均直径．平均直径是指波纹Q部分的最大直径减去一个波高(或某一高度

4、)；有效面积则是以平均直径计算出来的圆面积，按平均直垒咆径计算出来的盲板力为图1波补示意图F～：P：PA(1)jn工程实例中，盲板力最大的情况发生在系统水式中：F为按平均直径或有效面积计算出的波补压试验、介质是介质工作压强的1．5倍时，即P=盲板力(N)；D为波补的平均直径(mm)，D=2r；A1．5P．当P=1．6MPa，通径在DN500～DN1200为波补的有效面积(mm2)，A：：7c，2；P为介质时，以沈阳黎明发动机制造公司工程机械厂的产品叶压强(MPa)．参数为例，用式(1)，(2)计算出的盲板力见表1．表笔者认为波补的盲板

5、力应按波补的最大直径进中P=1．5P=2．4MPa．行计算，即从表1看出，两式计算盲板力的结果差额高达7cD9．4％～23％．即使工作压强为0．6MPa，在试压状态FN=P=1(2)下DN1000的单根管道盲板力的计算差额△F=式中：F为按最大直径或最大直径轴向投影面积计110kN，远远超出工程设计允许范围．收稿日期：2005—06—20；修订日期：2005—08—10作者简介：赵宝林(1956一)，男，山西五台人，郑州牧业工程高等专科学校高级讲师，硕士，主要从事机械加工和非标设备设计等方面的研究．维普资讯http://www.cqv

6、ip.com第26卷第4期赵宝林等：波纹管补偿器在管网中静压轴向推力的计算17为了证明盲板力应当是以波补的最大直径或最法和积分法分别对u型平波纹管和Q型波纹管补大直径轴向投影面积来计算，用物体受力平衡切面偿器的盲板力计算进行定量分析计算．表1盲板力计算实例式中：P为介质压强；FN为G支架对波补盲板力的1U型平波纹波补盲板力计算反力(N)；FN为波补壳体断面处的拉力(N)；F为前提是波补受力并处于平衡状态，取其切面作断面的水介面上、在介质压强P作用下产生的受力分析，如图2所示．盲板力(N)．根据式(3)有将2个固定支架G】，G2之间的u

7、型平波补两端Fro．=FN一FN=P7crf—(4)用盲板封闭并充满水，加压到P．设固定支架G，G2式中：r}为波补最大直径处轴向投影面积．当G，的强度足够大，能抵抗在P压强下波补产生的盲板G2不发生位移时，FJv=0，因此，可以略去不计，力，使波补处于平衡状态．G，G2对波补的盲板力的作为G受力的安全余量考虑．此时式(4)可写为反力为F，波补的盲板力为．==Pr2(5)。式(5)的物理意义是，在工程设计中，可认为波补盲板力与固定支架G波补产生的盲板力的反力相等，并且它们都等于波补最大直径处轴向投影面积与介质压强的乘积⋯．2Q型波补盲

8、板力计算前提是波补受力并处于平衡状态，如图4所示．这是一个轴向剖面，将2个固定支架G】，G之间的图2U型平波补切面受力图Q型波补的两端用盲板封闭并充满水再加压到P．设固定支架G，G2的强度足够大，能抵抗在P压强下波补产生